力，便于扩展 抗干扰能力强，安装方便，便于嵌入其他系统 体积小，功耗低，便于嵌入其他系统 测量方案的选择 对液面的测量可以采用接触式和非接触式两种形式进行，接触式的主要方式为标 尺测量和电极法测量，但是二者都有其明显缺点，标尺测量是最直接方便的测量方式， 但是其误差偏大，不够精确，电极法测量是采用差位分布电极，通过给点或脉冲来测 量液面，但是由于电极长期浸泡在液体中，极易被腐蚀，失去灵敏性。 非接触式测距仪常采用超声波激光和雷达。虽然测量精度和抗腐蚀性较直接测 量有显著提高，但激光和雷达测距仪造价偏高，不利于广泛的普及应用，在些应用 领域有其局限性，相比之下，超声波方法具有明显突出的优点 超声波的传播速度仅为光波的百万分之，并且指向性强，能量消耗缓 慢，因此可以直接测量较近目标的距离 超声波对色彩光照度不敏感，可适用于识别透明半透明及漫反射差 的物体如玻璃抛光体 超声波对外界光线和电磁场不敏感，可用于黑暗有灰尘或烟雾电磁 干扰强有毒等恶劣环境中 超声波传感器结构简单体积小费用低信息处理简单可靠，易于小 型化与集成化，并且可以进行实时控制。 因此，超声波方法作为非接触检测和识别的手段，已越来越引起人们的重视。在 机器人避障导航系统机械加工自工作电源 在使用中不需要任何外围元件 测量结果以位数字量方式串行传送 不锈钢保护管直径 适用于，各种介质工业管道和狭小空间设备测温 标准安装螺纹任选 电缆直接出线或德式球型接线盒出线，便于与其它电器设备连接。 应用范围 该产品适用于冷冻库，粮仓，储罐，电讯机房，电力机房，电缆线槽等测温 和控制领域 轴瓦，缸体，纺机，空调，等狭小空间工业设备测温和控制。 汽车空调冰箱冷柜以及中低温干燥箱等。 供热制冷管道热量计量，中央空调分户热能计量和工业领域测温和控制。 在传统的温度测量系统中，般采用热电偶或铂电阻进行温度测量。在这些电路 中，有这样些问题必须解决为了进行准确的温度测量，必须给铂电阻提供个良 好的恒流源由于热电偶出来的信号是模拟信号，所以此信号在送给之前必须先 进行转换，然后再送给进行处理并且热电偶的信号很弱，只有十几个， 因此在转换之前通常还需要进行增益放大，因此，采用热电偶和铂电阻进行温度 测量，需要考虑很多问题，构成的系统也比较复杂。 公司推出的数字式温度传感器很好地解决了这样些问题，而且 还无需扩展转换，更易于调试，因此本次设计选择采用线式数字温度 传感器。 键盘显示电路选择 方案采用公司的芯片，可编程设置型键盘显示器的特点是 可同时进行键盘扫描及文字显示 键盘扫描模式 传感器扫描模式 激发输入模式 乘键盘先进先出 具有接点消除抖动，键锁定及键依此读出模式 双排位数或双排位数的显示器 右边进入或左边进入。位字节显示存储器。 方案二采用驱动的数码显示，是片具有串行接口的，可 驱动位共阴式数码管或只的智能显示驱动芯片，该芯片同时还可 连接多大键的键盘矩阵，单片即可完成显示键盘接口的全部功能。产品特 点串行接口，无需外围元件可直接驱动，各位控制译码不译码及消隐和闪 烁属性，循环左移循环右移指令具有段寻址指令，方便控制键键 盘控制器，内含去抖动电路有和两种封装形式供选择。 综合上述两种方案，是并行接口的，实际应用时还需要通过芯片来扩 展口，而具有串行接口，更易于调试，因此本设计采用。 小结 综合以上选择，在本次毕业设计中，测量方法选择超声波测距，采用的是 ，温度传感器选择是，键盘显示电路芯片选择是。 第三章系统硬件设计 系统框图 超声波液面测距仪主要包括温度检测电路，超声波发生及控制电路，超声波接 收及信号处理电路，键盘显示电路，微处理器及辅助电路，系统电源以及 通讯接口电路七部分组成。系统组成框图如图所示 初始化 温度检测 温度补偿 距离计算显示模块 键盘模块 超声波发射 超声波接收 图主系统组成框图 最小系统设计 单片机概述 是种带字节闪烁可编程可擦除只读存储器 的低电压，高性能位微处理 器，俗称单片机。该器件采用高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准 的指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能位和闪烁存储器组合在单 个芯片中，的是种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了 种灵活性高且价廉的方案。 主要特性 与兼容 字节可编程闪烁存储器 寿命写擦循环 数据保留时间年 全静态工作 三级程序存储器锁定 位内部 可编程线 两个位定时器计数器 个中断源 可编程串行通道 低功耗的闲置和掉电模式 片内振荡器和时钟电路 管脚图 第章绪论 测量的概念 测量的分类 测量技术的发展趋势 超声波测距的定义和内容 超声波测距的发展及应用 第二章方案论述 系统参数及性能指标 测量方案的选择 的选择 温度传感器的选择 键盘显示电路选择 小结 第三章系统硬件设计 系统框图 最小系统设计 单片机概述 最小系统的设计介绍 前向通道设计 前向通道的含义 传感器介绍 后向通道设计 显示键盘传播速度为，根据计时器记录的时间，就可以计算出 发射点距障碍物的距离，即。开始计时，超声波在空 气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计 业实用的要求。 超声波测距的内容 超声波发射器向方向发射超声波，在发射时刻的同时术的重要发展方向。 面向世纪的我国工程测量技术的发展趋势和方向是测量数据采集和处理的 自动化实时化数字化测量数据管理的科学化标准化规格化测量数据传播 与应用的网络化多样化社会化。技术技术技术数字化测绘技术 以及先进地面测量仪器等将广泛应用于工程测量中，并发挥其主导作用。 超声波测距的定义和内容 超声波测距的定义 由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经 常用于距离的测量，如测距仪 测量距离范围 精度优于 数码管显示 进行温度补偿 具有通信能力，便于扩展 抗干扰能力强，安装方便，便于嵌入其他系统 体积小，功耗低，便于嵌入其他系统 测量方案的选择 对液面的测量可以采用接触式和非接触式两种形式进行，接触式的主要方式为标 尺测量和电极法测量，但是二者都有其明显缺点，标尺测量是最直接方便的测量方式， 但是其误差偏大，不够精确，电极法测量是采用差位分布电极，通过给点或脉冲来测 量液面，但是由于电极长期浸泡在液体中，极易被腐蚀，失去灵敏性。 非接触式测距仪常采用超声波激光和雷达。虽然测量精度和抗腐蚀性本课题的研究是非常有实用和有商业价值的。 第二章方案论述 系统参数及性能指标 超声波测距的定义和内容 超声波测距的定义 由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经 常用于距离的测量，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。技术数字化测绘技术 以及先进地面测量仪器等将广泛应用于工程测量中，并发挥其主导作用。科学化标准化规格化测量数据传播 与应用的网络化多样化社会化。技术技术 面向世纪 总之，测量技术必须实现高精度化，同时也要求实现高速化和高效率化，因此， 非接触测量和高效率测量也必然成为新世纪精密测量技术的重要发展方向。部分内容简介得到推广和普及 随着标准化体制的确立和测量不确定度的数值化部分内容简介得到推广和普及 随着标准化体制的确立和测量不确定度的数值化，将有效提高测量的可靠性。 总之，测量技术必须实现高精度化，同时也要求实现高速化和高效率化，因此， 非接触测量和高效率测量也必然成为新世纪精密测量技术的重要发展方向。 面向世纪的我国工程测量技术的发展趋势和方向是测量数据采集和处理的 自动化实时化数字化测量数据管理的科学化标准化规格化测量数据传播 与应用的网络化多样化社会化。技术技术技术数字化测绘技术 以及先进地面测量仪器等将广泛应用于工程测量中，并发挥其主导作用。 超声波测距的定义和内容 超声波测距的定义 由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经 常用于距离的测量，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。利用超声波 检测往往比较迅速方便计算简单易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达 到工业实用的要求。 超声波测距的内容 超声波发射器向方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空 气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计 时。超声波在空气中的传播速度为，根据计时器记录的时间，就可以计算出 发射点距障碍物的距离，即。 超声波测距的发展及应用 超声波测距相对其他测距技术性能将得到较大的改进。数字控制策 略框图如图所示，系统的传递函数如图所示。外环采用输出电压瞬时值直接反馈， 与数字控制器程序内的正弦表参考电压比较，电压调节器采用比例积分调节，内环采 用输出电感电流的反馈信号与电压调节器的输出进行比较，采用比例调节。通过该双 闭环控制策略产生的信号驱动逆变器的全桥电路，经输出滤波器得到正弦交流电输出。 电压环 调节器 电流环 调节器 逆变器 输出 滤波器 正弦参 考电压 电感电流检测 输出电压检测 图数字系统控制策略框图     图数字系统传递函数框图 图中为电阻值为电容值为电感值分别为电压环调节的比例系数 和积分系数为电流环的比例系数为控制的比例系数为电感电流的反馈 系数，为输出电压的反馈系数，为正弦参考电压。 外特性是衡量逆变器性能的个重要指标，逆变器的外特性越硬，其输出电压受负载的影 响越小，即逆变器从空载到满载过程中输出电压的变化量越小。面对双环系统的外特性进行具 体分析。 根据图的传递函数框图可得纯阻性负载时系统的开环传递函数为   空载时系统的